一、TCP報文格式

TCP/IP協(xié)議的詳細信息參看《TCP/IP協(xié)議詳解》三卷本。下面是TCP報文格式圖：

 圖1 TCP報文格式

上圖中有幾個字段需要重點介紹下：

(1)序號：Seq序號，占32位，用來標(biāo)識從TCP源端向目的端發(fā)送的字節(jié)流，發(fā)起方發(fā)送數(shù)據(jù)時對此進行標(biāo)記。

(2)確認序號：Ack序號，占32位，只有ACK標(biāo)志位為1時，確認序號字段才有效，Ack=Seq+1。

(3)標(biāo)志位：共6個，即URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN等，具體含義如下：

(A)URG：緊急指針(urgent pointer)有效。

(B)ACK：確認序號有效。

(C)PSH：接收方應(yīng)該盡快將這個報文交給應(yīng)用層。

(D)RST：重置連接。

(E)SYN：發(fā)起一個新連接。

(F)FIN：釋放一個連接。

需要注意的是：

(A)不要將確認序號Ack與標(biāo)志位中的ACK搞混了。

(B)確認方Ack=發(fā)起方Req+1，兩端配對。

二、三次握手

所謂三次握手(Three-Way Handshake)即建立TCP連接，就是指建立一個TCP連接時，需要客戶端和服務(wù)端總共發(fā)送3個包以確認連接的建立。在socket編程中，這一過程由客戶端執(zhí)行connect來觸發(fā)，整個流程如下圖所示：

 圖2 TCP三次握手

(1)第一次握手：Client將標(biāo)志位SYN置為1，隨機產(chǎn)生一個值seq=J，并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Server，Client進入SYN_SENT狀態(tài)，等待Server確認。

(2)第二次握手：Server收到數(shù)據(jù)包后由標(biāo)志位SYN=1知道Client請求建立連接，Server將標(biāo)志位SYN和ACK都置為1，ack=J+1，隨機產(chǎn)生一個值seq=K，并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Client以確認連接請求，Server進入SYN_RCVD狀態(tài)。

(3)第三次握手：Client收到確認后，檢查ack是否為J+1，ACK是否為1，如果正確則將標(biāo)志位ACK置為1，ack=K+1，并將該數(shù)據(jù)包發(fā)送給Server，Server檢查ack是否為K+1，ACK是否為1，如果正確則連接建立成功，Client和Server進入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手，隨后Client與Server之間可以開始傳輸數(shù)據(jù)了。

SYN攻擊：

在三次握手過程中，Server發(fā)送SYN-ACK之后，收到Client的ACK之前的TCP連接稱為半連接(half-open connect)，此時Server處于SYN_RCVD狀態(tài)，當(dāng)收到ACK后，Server轉(zhuǎn)入ESTABLISHED狀態(tài)。SYN攻擊就是Client在短時間內(nèi)偽造大量不存在的IP地址，并向Server不斷地發(fā)送SYN包，Server回復(fù)確認包，并等待Client的確認，由于源地址是不存在的，因此，Server需要不斷重發(fā)直至超時，這些偽造的SYN包將產(chǎn)時間占用未連接隊列，導(dǎo)致正常的SYN請求因為隊列滿而被丟棄，從而引起網(wǎng)絡(luò)堵塞甚至系統(tǒng)癱瘓。SYN攻擊時一種典型的DDOS攻擊，檢測SYN攻擊的方式非常簡單，即當(dāng)Server上有大量半連接狀態(tài)且源IP地址是隨機的，則可以斷定遭到SYN攻擊了，使用如下命令可以讓之現(xiàn)行：

#netstat -nap | grep SYN_RECV

三、四次揮手

三次握手耳熟能詳，所謂四次揮手(Four-Way Wavehand)即終止TCP連接，就是指斷開一個TCP連接時，需要客戶端和服務(wù)端總共發(fā)送4個包以確認連接的斷開。在socket編程中，這一過程由客戶端或服務(wù)端任一方執(zhí)行close來觸發(fā)，整個流程如下圖所示：

圖3 TCP四次揮手

由于TCP連接時全雙工的，因此，每個方向都必須要單獨進行關(guān)閉，這一原則是當(dāng)一方完成數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后，發(fā)送一個FIN來終止這一方向的連接，收到一個FIN只是意味著這一方向上沒有數(shù)據(jù)流動了，即不會再收到數(shù)據(jù)了，但是在這個TCP連接上仍然能夠發(fā)送數(shù)據(jù)，直到這一方向也發(fā)送了FIN。首先進行關(guān)閉的一方將執(zhí)行主動關(guān)閉，而另一方則執(zhí)行被動關(guān)閉，上圖描述的即是如此。

(1)第一次揮手：Client發(fā)送一個FIN，用來關(guān)閉Client到Server的數(shù)據(jù)傳送，Client進入FIN_WAIT_1狀態(tài)。

(2)第二次揮手：Server收到FIN后，發(fā)送一個ACK給Client，確認序號為收到序號+1(與SYN相同，一個FIN占用一個序號)，Server進入CLOSE_WAIT狀態(tài)。

(3)第三次揮手：Server發(fā)送一個FIN，用來關(guān)閉Server到Client的數(shù)據(jù)傳送，Server進入LAST_ACK狀態(tài)。

(4)第四次揮手：Client收到FIN后，Client進入TIME_WAIT狀態(tài)，接著發(fā)送一個ACK給Server，確認序號為收到序號+1，Server進入CLOSED狀態(tài)，完成四次揮手。

上面是一方主動關(guān)閉，另一方被動關(guān)閉的情況，實際中還會出現(xiàn)同時發(fā)起主動關(guān)閉的情況，具體流程如下圖：

圖4 同時揮手

流程和狀態(tài)在上圖中已經(jīng)很明了了，在此不再贅述，可以參考前面的四次揮手解析步驟。

四、附注

關(guān)于三次握手與四次揮手通常都會有典型的面試題，在此提出供有需求的XDJM們參考：

(1)三次握手是什么或者流程?四次握手呢?答案前面分析就是。

(2)為什么建立連接是三次握手，而關(guān)閉連接卻是四次揮手呢?

這是因為服務(wù)端在LISTEN狀態(tài)下，收到建立連接請求的SYN報文后，把ACK和SYN放在一個報文里發(fā)送給客戶端。而關(guān)閉連接時，當(dāng)收到對方的FIN報文時，僅僅表示對方不再發(fā)送數(shù)據(jù)了但是還能接收數(shù)據(jù)，己方也未必全部數(shù)據(jù)都發(fā)送給對方了，所以己方可以立即close，也可以發(fā)送一些數(shù)據(jù)給對方后，再發(fā)送FIN報文給對方來表示同意現(xiàn)在關(guān)閉連接，因此，己方ACK和FIN一般都會分開發(fā)送。